Young’s modulus of a carbon-reinforced composite at an elevated temperature

• Autorzy: Szczepaniak Robert , Przybyłek Paweł , Komorek Andrzej , Sapiński Przemysław , Rowicki Artur , Tkaczuk Sławomir , Rypulak Andrzej , Stabryn Sebastian

Identyfikatory

DOI

10.15199/160.2021.4.5

Warianty tytułu

PL

Moduł Younga kompozytu wzmacnianego włóknami węglowymi w podwyższonej temperaturze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aviation structures are operated under varying environmental conditions, affecting the properties of polymer composites, which are often used to manufacture components for airplanes and helicopters. One of such factors is an operating temperature that changes during a flight in a very wide range. This paper presents the influence of an operating temperature upon composite properties determined during a tensile test. In addition, composites which are intended for the research were post cured during their preparation at different temperatures (in accordance with the recommendations of the resin manufacturer which constitutes a matrix base). The composites consisted of 7 layers of carbon fabric, and matrix of L285 epoxy resin, with a hardener. As a result of the testing it was noted that a change in the operating temperature exerts a significant effect on composite strength properties regardless of the post curing temperature. The materials post cured at higher temperatures were characterized by a greater value of the modulus of elasticity and tensile strength.

PL

Konstrukcje lotnicze są eksploatowane w zmiennych warunkach środowiskowych wpływających na właściwości kompozytów polimerowych, z jakich często wykonywane są elementy samolotów i śmigłowców. Jednym z takich czynników jest temperatura użytkowania, zmieniająca się podczas lotu w bardzo szerokim zakresie. W artykule zaprezentowano wpływ temperatury eksploatacji na właściwości kompozytu wyznaczane podczas próby rozciągania. Dodatkowo kompozyty przeznaczone do badań wygrzewano w trakcie przygotowania w różnych temperaturach (zgodnie z zaleceniami producenta żywicy będącej osnową). Kompozyty składały się z 7 warstw tkaniny węglowej przesyconych żywicą epoksydową L285 z utwardzaczem. W wyniku badań zauważono, że zmiana temperatury eksploatacji wywiera istotny wpływ na właściwości wytrzymałościowe kompozytu bez względu na temperaturę wygrzewania. Materiały wygrzewane w wyższych temperaturach cechowała większa wartość współczynnika sprężystości wzdłużnej i wytrzymałości na rozciąganie.

Słowa kluczowe

EN

tensile test; CFRP; Young's modulus; static strength

PL

próba rozciągania; kompozyt ze wzmocnieniem węglowym; moduł Younga; wytrzymałość statyczna

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 4
• Strony: 29--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fot. kolor., wykr.

Twórcy

autor

Szczepaniak Robert

• Faculty of Aviation, of the Air Force University in Dęblin Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin

• https://orcid.org/0000-0003-3838-548X

autor

Przybyłek Paweł

• Faculty of Aviation, of the Air Force University in Dęblin Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin

• https://orcid.org/0000-0002-7544-3813

autor

Komorek Andrzej

• Department of Avionics and Control Systems, the Faculty of Aeronautics, of the Air Force University in Dęblin Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin

• https://orcid.org/0000-0002-2293-714X

autor

Sapiński Przemysław

• Faculty of Aviation, of the Air Force University in Dęblin Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin

• https://orcid.org/0000-0002-3974-7676

autor

Rowicki Artur

• Faculty of Aviation of the Air Force University in Dęblin

autor

Tkaczuk Sławomir

• Institute of Aviation, in the Department of Mechatronics, Armament and Aviation at the Military University of Technology in Warsaw Gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0001-9546-4278

autor

Rypulak Andrzej

• Air Force University in Dęblin Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin

• https://orcid.org/0000-0003-3671-661X

autor

Stabryn Sebastian

• Air Force University in Dęblin Dywizjonu 303 35, 08-521 Dęblin

• https://orcid.org/0000-0001-5994-9075

Bibliografia

• [1] Alabtah F., Mahdi E., Eliyan F. 2021. The Use of Fiber Reinforced Polymeric Composites in Pipelines: A Review. Composite Structures. 276. 114595. 10.1016/j. compstruct.2021.114595.
• [2] Banisaukas J., Shioleno M., Levan Ch., Rawal S., Silverman E., Watts R. 2005. Carbon Fiber Composites for Spacecraft Thermal Management Opportunities. AIP Conference Proceedings. 746. 10-21. 10.1063/1.1867113.
• [3] Gay D. 2015. Composite materials: Design and applications. 3rd ed. CRC Press/Taylor & Francis Group.
• [4] ISO 527-1:2019 Plastics — Determination of tensile properties.
• [5] Kośtial P, Kostialova-Jancikova Z., Rużiak I., Gajtanska, M. 2020. “Case Study of Chosen Sandwich-Structured Composite Materials for Means of Transport”. Coatings 10: 750. https://doi.org/10.3390/coatings10080750.
• [6] Laminating Resin MGS L285; Flexion Speciality Chemicals GmbFI: Stuttgart, Germany. 2016. Available online: https://m.aircraftspruce.com/catalog/pdf/mgs285tech.pdf.
• [7] Lomov, S.V., Ivanov, D., Truong, T.C., Verpoest, I., Baudry, F., Vanden Bosche, K., Xie, FI. 2008. Experimental methodology of study of damage initiation and development in textile composites in uniaxial tensile test. Composites Science and Technology 68(12): 2340-2349. https://doi. org/10.1016/j.compscitech.2007.07.005.
• [8] Mistry P, Johnson M., Galappaththi U. 2021. “Selection and ranking of rail vehicle components for optimal lightweighting using composite materials”. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 235(3):390-402. doi:10.1177/0954409720925685.
• [9] Reznik S. 2018. Thermal regimes of space composite structures. Part I, MATEC Web of Conferences 194, 01048, https://doi.Org/10.1051 /matecconf/201819401048.
• [10] Scheuring, J.N., Grandt, A F. 1997. “Mechanical Properties of Aircraft Materials Subjected to Long Periods of Service Usage”. J. Eng. Mater. Technol. 119(4): 380-386, ht- tps://doi.org/10.1115/1.2812273. [11] Swornowski P. 2010. „Kompozyty węglowe i szklane we współczesnym lotnictwie”. Mechanik 1: 44-50.
• [12] Szczeciński S. 2009. „Zagadnienia napędów lotniczych”. Prace Instytutu Lotnictwa 4 (199).
• [13] Tunali A. 2013. “Advanced Composite Applications in the Construction Industry”. Polymers and Polymer Composites 21 (3):195-198. doi:10.1177/096739111302100313.